RU2014677C1

RU2014677C1 - Device for manufacture of tubes waveguides of rectangular section

Info

Publication number: RU2014677C1
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Апанасенко; Г.И. Григоров; М.А. Лубнин; И.В. Трифонов
Original assignee: Сибирский Научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: tail part of mandrel in device is coupled to resonance system of mechanical ultrasonic generator mounted on frame. Roller die is coupled fast to it. Ultrasonic generator is composed of several colliding composite resonance balls having central resonance ball and concentric resonance spherical shell with wall thickness equal to half-length of travelling wave. Outer spherical shell consists of two spherical segments rigidly coupled to central spherical sector. Outer resonance spherical shell and central resonance ball are separated with the use of film produced from acoustically soft material. One of composite resonance balls is made fast to striker of vibrator and another one - to resonance system including central resonance rod and resonance tubes placed coaxially. EFFECT: facilitated manufacture of waveguides. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологическим средствам по изготовлению волноводов для радиоэлектронной промышленности. The invention relates to technological means for the manufacture of waveguides for the electronic industry.

Известны устройства изготовления труб волноводов способом прокатки в вальцах с применением специальных оправок [1]. Known devices for the manufacture of waveguide tubes by rolling in rollers using special mandrels [1].

Недостатком данных устройств является трудоемкость изготовления специальных оправок большей длины, высокой степени точности и малой шероховатости поверхности для обеспечения высокого качества внутренней поверхности волноводов. The disadvantage of these devices is the complexity of manufacturing special mandrels of greater length, a high degree of accuracy and low surface roughness to ensure high quality of the inner surface of the waveguides.

Известно устройство для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения повышенной точности способов волочения через роликовую фильеру с неподвижной оправкой (дорном), один конец которой закреплен неподвижно в патроне [2]. A device for the manufacture of pipes of rectangular waveguides of increased accuracy of drawing methods through a roller die with a fixed mandrel (mandrel), one end of which is fixed motionless in the cartridge [2].

Данное устройство не может обеспечить достаточно малой шероховатости внутренних токопроводящих поверхностей труб волноводов из-за влияния, возникающего в процессе волочения, трения стенок трубы о дорн, что приводит к появлению надиров на внутренних стенках изделия. Кроме того, из-за влияния трения при невысокой пластичности обрабатываемого материала, например ферромагнитных сплавов с содержанием никеля, резко возрастают разрывные усилия в хвостовике дорна, что часто приводит к его разрушению. This device cannot provide a sufficiently small roughness of the internal conductive surfaces of the waveguide tubes due to the influence arising during the drawing process, the friction of the pipe walls against the mandrel, which leads to the appearance of nadira on the inner walls of the product. In addition, due to the influence of friction at low ductility of the processed material, for example, ferromagnetic alloys containing nickel, the breaking forces in the mandrel shank sharply increase, which often leads to its destruction.

Целью изобретения является повышение качества обрабатываемой поверхности и производительности обработки за счет увеличения скорости и снижения усилия при дорновании. The aim of the invention is to improve the quality of the machined surface and the processing performance by increasing the speed and reducing the force during burning.

Цель достигается тем, что хвостовик дорна связан с резонансной системой ультразвукового генератора, установленного на станине. Ультразвуковой механический генератор состоит из нескольких соударяющихся составных резонансных шаров, содержащих центральный резонансный шар и внешнюю резонансную сферическую оболочку с толщиной стенки, равной половине длины бегущей волны. Внешняя сферическая оболочка состоит из двух сферических сегментов, жестко связанных с центральным сферическим сектором. При этом внешняя сферическая оболочка и центральный резонансный шар разделены между собой тонким слоем акустически мягкого материала. Один из составных резонансных шаров жестко связан с ударником вибратора, а другой - с резонансной системой, состоящей из центрального резонансного стержня и коаксиально расположенных резонансных трубок. The goal is achieved by the fact that the mandrel shank is connected to the resonant system of the ultrasonic generator mounted on the bed. An ultrasonic mechanical generator consists of several colliding composite resonance balls containing a central resonance ball and an external resonant spherical shell with a wall thickness equal to half the length of the traveling wave. The outer spherical shell consists of two spherical segments rigidly connected to the central spherical sector. In this case, the outer spherical shell and the central resonance ball are separated by a thin layer of acoustically soft material. One of the composite resonance balls is rigidly connected to the vibrator drummer, and the other to the resonance system, consisting of a central resonance rod and coaxially located resonance tubes.

Основными отличительными признаками предложенного устройства является применение ультразвукового механического генератора, жестко связанного с хвостовиком дорна посредством резонансной системы, содержащий центральный резонансный стержень и коаксиально расположенные трубки. Основными элементами ультразвукового механического генератора являются соударяющиеся составные резонансные шары. При этом размер центрального резонансного шара определяется по формуле
r =

, где С - скорость звука в материале шара;
Z_o - корень нулевой сферической бесселевской функции;
ω - круговая частота, определяемая по формуле
ω = 2π·f где f - рабочая частота вибратора.The main distinguishing features of the proposed device is the use of an ultrasonic mechanical generator rigidly connected to the shank of the mandrel by means of a resonance system containing a central resonant rod and coaxially arranged tubes. The main elements of an ultrasonic mechanical generator are colliding composite resonance balls. The size of the central resonance ball is determined by the formula
r =

where C is the speed of sound in the material of the ball;
Z _o - the root of the zero spherical Bessel function;
ω is the circular frequency determined by the formula
ω = 2π · f where f is the operating frequency of the vibrator.

Радиус наружной шаровой поверхности определяется по формуле
r =

, где Z - корень сферической бесселевской функции второй узловой сферы.The radius of the outer ball surface is determined by the formula
r =

, where Z is the root of the spherical Bessel function of the second nodal sphere.

Диаметр центрального стержня определяется по формуле
d_ст=

Y_o, где Y_o - корень нулевой функции бесселя.The diameter of the central rod is determined by the formula
d _article =

Y _o , where Y _o is the root of the zero function of the Bessel.

Длина стержня
l_стерж=

, где S_i = 0,1; 2; 3 и т.д.Shaft length
l _rod =

where S _i = 0,1; 2; 3 etc.

Внутренний диаметр трубки
D_вн=

Y_Р, где Y_p - мода колебаний трубки.Tube inner diameter
D _int =

Y _P , where Y _p is the mode of oscillation of the tube.

Наружный диаметр трубки
D_нар=

Y_р+1.Tube outer diameter
D _nar =

Y _p +1.

Длина трубки
l_труб=

.Tube length
l _pipes =

.

К выходному концу ультразвукового волновода приварено зажимное устройство. A clamping device is welded to the output end of the ultrasonic waveguide.

На фиг.1 представлено устройство для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения, общий вид; на фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1. Figure 1 presents a device for the manufacture of pipes of waveguides of rectangular cross section, a General view; figure 2 shows a section aa in figure 1.

Устройство для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения содержит станину 1, гидроцилиндр 2 со штоком 3. Шток 3 жестко связан с протяжным суппортом 4, несущим патрон 5 для крепления трубчатых заготовок 6. Стойка 7 станины несет роликовую фильеру 12 для формирования конфигурации волновода и ультразвуковой механический генератор 8 с патроном 9 для крепления хвостовика дорна 10. Один из концов трубчатой заготовки 6 профилируется по форме будущего волновода. В его полости устанавливается рабочий конец дорна 10 и закрывается стальной технологической пробкой 11. Профилированный конец трубчатой заготовки 6 пропускается через роликовую фильеру 12, вставляется в патрон 5 протяжного суппорта 4 и зажимается. При этом хвостовик дорна 10 закрепляется в патроне 9 ультразвукового механического генератора 8. A device for the manufacture of rectangular waveguide tubes contains a frame 1, a hydraulic cylinder 2 with a rod 3. The rod 3 is rigidly connected to a broaching support 4 carrying a cartridge 5 for fastening tubular blanks 6. The stand 7 of the bed carries a roller die 12 for forming a waveguide configuration and an ultrasonic mechanical generator 8 with a cartridge 9 for attaching the shank of the mandrel 10. One of the ends of the tubular billet 6 is profiled in the shape of a future waveguide. In its cavity, the working end of the mandrel 10 is installed and closed with a steel technological plug 11. The profiled end of the tubular billet 6 is passed through a roller die 12, inserted into the cartridge 5 of the long support 4 and clamped. While the shank of the mandrel 10 is fixed in the cartridge 9 of the ultrasonic mechanical generator 8.

Ультразвуковой механический генератор 8 содержит соударяющиеся резонансные шары 13, ударник 14 вибратора и резонансную систему, состоящую из центрального резонансного стержня 15 и коаксиально расположенных резонансных трубок 16, 17. Резонансные шары 13 содержат центральный резонансный шар 18 и внешнюю резонансную сферическую оболочку, состоящую из двух сферических сегментов 19, жестко связанных с центральным сферическим сектором 20. Причем центральный резонансный шар 18 сопрягается с резонансной сферической оболочкой посредством сферического тонкого слоя 21 акустически мягкого материала. The ultrasonic mechanical generator 8 contains colliding resonant balls 13, a vibrator hammer 14 and a resonant system consisting of a central resonant rod 15 and coaxially located resonant tubes 16, 17. Resonant balls 13 contain a central resonant ball 18 and an external resonant spherical shell consisting of two spherical segments 19, rigidly connected with the Central spherical sector 20. Moreover, the Central resonant ball 18 is mated to the resonant spherical shell by means of a spherical a thin layer 21 of acoustically soft material.

Работа устройства заключается в следующем. The operation of the device is as follows.

Через трубчатую заготовку 6 волновода с предварительно профилированным концом по форме изготавливаемого волновода пропускается дорн таким образом, чтобы его рабочая часть вошла в контакт с профилированным концом заготовки волновода, а хвостовик выступал за ее пределы. Профилированная часть заготовки волновода закрывается технологической пробкой 11. Затем профилированная часть волновода пропускается через роликовую фильеру стойки 7 и закрепляется в патроне 5 протяжного суппорта 4. Хвостовик дорна устанавливается и крепится в патроне 9 ультразвукового механического генератора 8. После этого включается рабочий ход. При этом включаются в работу одновременно ультразвуковой механический генератор 8, заставляя колебаться дорн 6, и гидроцилиндр 2, протягивая трубчатую заготовку 6 волновода через роликовую фильеру 12, формируя заготовку волновода относительно рабочей поверхности дорна. Обработка волновода продолжается до тех пор, пока дорн не покинет его поверхность. Дорн и волновод извлекаются из своих патронов. Заряжается новая заготовка и цикл по обработке следующего волновода повторяется. A mandrel is passed through the tubular blank 6 of the waveguide with a pre-shaped end in the shape of the waveguide to be manufactured so that its working part comes into contact with the profiled end of the blank of the waveguide, and the shank protrudes beyond it. The profiled part of the waveguide blank is closed by the technological plug 11. Then, the profiled part of the waveguide is passed through the roller die of the rack 7 and fixed in the cartridge 5 of the long support 4. The mandrel shank is installed and fastened in the cartridge 9 of the ultrasonic mechanical generator 8. After that, the working stroke is switched on. In this case, the ultrasonic mechanical generator 8 is simultaneously activated, forcing the mandrel 6 to oscillate, and the hydraulic cylinder 2, pulling the tubular blank 6 of the waveguide through the roller die 12, forming the blank of the waveguide relative to the working surface of the mandrel. Processing of the waveguide continues until the mandrel leaves its surface. Dorn and waveguide are removed from their cartridges. A new workpiece is charged and the cycle for processing the next waveguide is repeated.

Работа механического генератора 8 ультразвуковых колебаний осуществляется за счет колебаний ударника 14 вибратора, вызываемых прохождением сжатого воздуха в пневмоцилиндре (на фигурах не показан). На конце ударника 14 вибратора установлен один из резонансных шаров 13 с центральным резонансным шаром 18, которые при соударении с другим резонансным шаром 13, тоже имеющим центральный резонансный шар 18, закрепленный на центральном резонансном стержне 15 и трубке 16, воспринимает и передает колебания на патрон 9 с закрепленным в нем хвостовиком дорна. При соударении резонансных шаров 13 ударника и резонансной системы возбуждаются ультразвуковые колебания большой частоты (до нескольких сот килогерц) и малой амплитуды, передача которых в зону деформации роликовой фильеры позволяет достичь цель. The operation of the mechanical generator 8 of ultrasonic vibrations is carried out due to the vibrations of the drummer 14 of the vibrator caused by the passage of compressed air in the pneumatic cylinder (not shown in the figures). At the end of the vibrator drummer 14, one of the resonance balls 13 with a central resonance ball 18 is installed, which, upon impact with another resonance ball 13, also having a central resonance ball 18, mounted on the central resonance rod 15 and tube 16, receives and transmits vibrations to the cartridge 9 with a mandrel shank fixed in it. When the resonant balls 13 of the firing pin and the resonant system collide, ultrasonic vibrations of high frequency (up to several hundred kilohertz) and small amplitude are excited, the transmission of which to the deformation zone of the roller die allows to achieve the goal.

Применение предложенного устройства для изготовления труб волноводов прямоугольного сечения, снабженного механическим генератором ультразвуковых колебаний, позволяет уменьшить энергозатраты на изготовление волноводов на 35-65% и уменьшить шероховатость их токопроводящей поверхности на 1,5-2 класса. Повышение качества токопроводящей поверхности каналов волноводов снижает энергетические потери при прохождении волн и улучшает рабочие характеристики приемных и передающих устройств. The use of the proposed device for the manufacture of tubes of rectangular waveguides equipped with a mechanical generator of ultrasonic vibrations, allows to reduce energy consumption for the manufacture of waveguides by 35-65% and to reduce the roughness of their conductive surface by 1.5-2 classes. Improving the quality of the conductive surface of the channels of the waveguides reduces energy losses during the passage of waves and improves the performance of receiving and transmitting devices.

Claims

DEVICE FOR MANUFACTURING PIPES OF RECTANGULAR WAVEGUIDES, containing a frame, rigidly connected with it a roller die and a device for attaching a tubular blank of a waveguide, a long support and mandrel with a shank, characterized in that, in order to improve the quality of the processed surface and processing productivity by increasing speed and reduce the force during the burnishing, the mandrel shank is rigidly connected to the resonance system of the introduced ultrasonic mechanical generator mounted on the bed and with containing at least two colliding composite resonance balls, each of which contains a central resonance ball and an external resonant spherical shell with a wall thickness equal to half the length of the traveling wave, and composed of two spherical segments rigidly connected to the central spherical sector, while the external resonant the spherical shell and the central resonance ball are separated by a film of acoustically soft material, and one of the composite resonance balls is rigidly connected with the striker an ultrasonic mechanical oscillator, and the second one with a resonant system containing a central resonant rod and coaxially located resonant tubes.